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摘要:宇宙間的天體都在旋轉,這是它們運動的一種基本形式,但要真正說明這個問題,首先要弄清楚地球和太陽系是如何形成的,因為地球自轉和公轉的產生與太陽系的形成密切相關。是什麼力量驅使地球如此永不停息地運動——在圍繞地軸自轉的同時,又在一個橢圓形軌道上環繞太陽公轉,帶來晝夜交替和季節變化,使人類及萬物繁衍生息。
是什麼力量驅使地球如此永不停息地運動——在圍繞地軸自轉的同時,又在一個橢圓形軌道上環繞太陽公轉,帶來晝夜交替和季節變化,使人類及萬物繁衍生息?
地球公轉太陽系的形成
宇宙間的天體都在旋轉,這是它們運動的一種基本形式,但要真正說明這個問題,首先要弄清楚地球和太陽系是如何形成的,因為地球自轉和公轉的產生與太陽系的形成密切相關。天文學家認為,太陽系是由古代的原始星雲形成的。原始星雲是非常稀薄的大片氣體雲,因受到某種擾動影響,再加上引力的作用而向中心收縮。經過漫長的演化,中心部分物質的氣溫越來越高,密度也越來越大,最後達到了可以引發熱核反應的程度,從而演變成了太陽。太陽周圍的殘餘氣體,慢慢形成了一個旋轉的盤狀氣體層,經過收縮、碰撞等複雜的過程,在氣體層中凝聚成固體顆粒、微行星、原始行星,最後形成了一個完整的太陽系天體。
最初的太陽系角動量守恒
大家知道,如果要測量物體直線運動的快慢,應該用速度來表示,但是如何來衡量物體旋轉的狀況呢?有一種辦法就是用「角動量」。一個繞定點轉動的物體,它的角動董就是質量乘以速度,再乘以該物體與定點的趴離。物理學中有一條作常重要的角動量守恒定律,說的是一個轉動的物體只要不受外力作用,它的角動量就不會因物體形狀的變化而發生變化。例如一個芭蕾舞演員,當他在旋轉的時候突然把手臂收起來(質心與定點的距離變小),他的旋轉速度就會自然而然地加快,因為這樣才能保證角動量不變。這一定律在地球自轉速度的產生中有非常重要的作用。
旋轉的舞者
原始星雲中原本就帶有角動量,在形成太陽系之後,它的角動量仍然不會損失,但已經進行了重新分布,各個星體在漫長的演變過程中都從原始星雲中得到了各自的角動量。由於角動量守恒,行星在收縮過程中轉速也將越來越快。地球也是這樣,它獲得的角動量主要分配在地球繞太陽的公轉和地月系統的相互繞轉以及地球的自轉中。第一推動力
也許有人會問,地球運動是否需要能量呢?能量又從何而來?假如地球運動不需要消耗能量的話,那麼它是「永動機」嗎?地球最初是如何開始運動的呢?是否存在所謂的第一推動力呢?這些問題現在都還沒有答案。第一推動力到現在為止只是一種推斷。牛頓在發現了三大運動定律和萬有引力定律之後,曾用他後半生的全部精力來研究和探索第一推動力。後來他得出了這樣的結論:上帝設計並塑造了這完美的宇宙運動機制,且給予了第一次動力,使它們運動起來。這顯然與現代科學格格不入。而對於第一推動力的科學解釋,還有待人們進一步的探索發現。